Aula 03 - Diodo Zener

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DIODO ZENER
ELETRÔNICA ANALÓGICA
Eng.º Ederson Zanchet
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EFEITO ZENER
O efeito Zener é um efeito elétrico estudado por Clarence Zener que ocorre
quando o campo elétrico produzido na aplicação da tensão inversa é suficiente
para produzir a quebra de ligações covalentes.
Este tipo de ruptura é denomidado "ruptura zener" e o ponto no qual se inicia
a ruptura zener é chamado de "tensão zener". É base para o funcionamento do
diodo Zener.
Quando cristal é fortemente dopado a camada de deplecção é muito estreita
e quando o campo elétrico atinge em torno de 300KV / cm, os elétrons são
arrancados da camada de valência, este difere do efeito avalanche o qual depende
da alta velocidade dos portadores miniritários.
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EFEITO ZENER – CURVA CARACTERÍSCA
Figura 1: Curva característica do diodo zener
Fonte: [Autor]
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DIODO ZENER - IDEAL
O zener ideal é aquele que se comporta como uma chave fechada para tensões
positivas ou tensões negativas menores que –VZ. Ele se comportará como uma
chave aberta para tensões negativas entre zero e –VZ.
Figura 2: Curva característica do diodo zener - ideal
Fonte: [2]
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DIODO ZENER – 2ª APROXIMAÇÃO
É considera-lo como ideal mas que a partir da tensão de ruptura exista uma
resistência interna o qual irá causar inclinação na reta de tensão reversa apos o
“joelho” na regiao de ruptura.
Figura 3: Curva característica do diodo zener – 2ª Aproximação
Fonte: [1]
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DIODO ZENER - APLICAÇÕES
O diodo Zener é o elemento principal dos reguladores de tensão, circuitos que
mantêm a tensão na carga quase constante, independentemente da alta variação na
tensão de linha e na resistência de carga.
A sua principal aplicação é a de conseguir uma tensão estável (tensão de
ruptura).
Normalmente ele está polarizado reversamente e em série com um resistor
limitador de corrente. Graficamente é possível obter a corrente elétrica sob o zener
com o uso de reta de carga.
Figura 4: Ligação do diodo zener
Fonte: [2]
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DIODO ZENER
OPERAÇÃO COMO REGULADOR DE TENSÃO:
O diodo Zener opera na região de ruptura e mantém a tensão na carga constante. Mesmo
que exista uma variação na tensão de entrada ou na resistência da carga, a tensão na carga
permanecerá constante e igual à tensão Zener.
Figura 5: Região de regulação de tensão
Fonte: [Autor]
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DIODO ZENER
OPERAÇÃO COMO REGULADOR DE TENSÃO:
O diodo Zener opera na região de ruptura e mantém a tensão na carga constante. Mesmo
que exista uma variação na tensão de entrada ou na resistência da carga, a tensão na carga
permanecerá constante e igual à tensão Zener.
TENSÃO NA CARGA:
Em corte:
Condução em polarização reversa:
Corrente sobre o resistor:
Sobre a carga RL:
Figura 5: Zener operando como regulador
Fonte: [Autor]
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DIODO ZENER
SOBRE O DIODO ZENER:
Corrente total:
Corrente do diodo Zener:
NÍVEL DE ONDULAÇÃO:
Considerando Rz << RL e RS
POTÊNCIA DO DIODO ZENER:
Com base na potência máxima do
zener é possivel obter a corrente
máxima admissivel no zener
Figura 5: Zener operando como regulador
Fonte: [Autor]
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DIODO ZENER
EXEMPLO 1:
Para o arranjo da figura1, sabe-se que R1 apresenta resistência igual a 820Ω, a fonte CC
(E) varia de 20 à 40V sabe-se que Dz1 tem Vz= 10V, calcule o valor da corrente para o valor
mímimo a máximo da fonte de entrada e especíque qual deve ser a potência mímina do diodo
zener (Dz1)
Figura 1
Figura 6: Zener operando como regulador
Fonte: [Autor]
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DIODO ZENER
EXERCÍCIO 1:
Para o circuito da figura1, sabe-se que R1 apresenta resistência igual a 820Ω e RL tem
impedância de 100Ω, a fonte CC (E) varia de 20 à 40V sabe-se que Dz1 tem Vz= 10V, calcule
o valor da corrente sobre o zener para o valor mímimo a máximo da fonte de entrada e
especíque qual deve ser a potência mímina do diodo zener (Dz1).
Figura 1
Figura 6: Zener operando como regulador
Fonte: [Autor]
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DIODO ZENER
EXERCÍCIOS:
1. De acordo com os conceitos obtidos sobre reguladores de tensão com diodo zener, para o
circuito da figura 7, obtenha a faixa de valores de VE que mantenha a tensão de saída em 10V
sem que extrapole a potência máxima do diodo zener e mantenha-o na faixa de regulação.
2. Para o circuito da figura 7 trace a curva e a reta de carga determinando graficamente o
ponto de operação do diodo zener, sabendo que a fonte VE está ajustada com 15,03VCC.
R1
100 
Rs
330 
VE
DZ
Pmax=500mW
Figura 7: Zener operando como regulador
Fonte: [Autor]
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EXERCÍCIOS
CAPITULO 1 - Dispositivos Eletronicos e Teoria de Circuitos_Boylestad
Pagina 35
1.14 Diodo Zener
Exercícios: 50, 51 e 54;
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. Vol. I - 4.ª; Ed. Makron Books: São Paulo, 1995.
[2] BOYLESTAD, R. L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos; Ed. Prentice Hall: São 
Paulo, 2004.
[3] BERTOLI, Roberto Angelo. Eletrônica; UNICAMP, 2000.
[4] BARBI, Ivo, Eletrônica de Pôtencia – 6ª edição, Ed. Do autor: Florianópolis, 2005.
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EDERSON ZANCHET
Mestrando em Engenharia Elétrica e Informática Industrial - UTFPR
Engenheiro de Controle e Automação - FAG
Departamento de Engenharia – FAG
Docente Disciplina de Medidas Eletromecânicas
ederson.zt@gmail.com
ezanchet@fag.edu.br
www.fag.edu/professores/ederson